【正文】 施工 組織設(shè)計(jì)，科學(xué)合理的施工工藝來保證施工質(zhì)量。加強(qiáng)工序控制，嚴(yán)格 按規(guī)范、標(biāo)準(zhǔn)和設(shè)計(jì)要求組織施工，履行工序簽證驗(yàn)收制度。本項(xiàng)目選擇以下方面作為風(fēng)險分析的主要內(nèi)容： 青島海灣大橋 GPS 綜合應(yīng)用 系統(tǒng) 施工精度控制風(fēng)險分析 。 鉆孔灌注樁施工風(fēng) 險，主 要是鉆孔灌注樁存在鋼護(hù)筒下沉深度不夠、漏 漿、坍孔、掉鉆等風(fēng)險；橋址區(qū)軟硬巖層分布不均勻，風(fēng)化差異性大，橋梁施工成孔困難，終孔判別難度大。 海灣橋梁混凝土結(jié)構(gòu)冬季施 工 風(fēng)險。 高墩區(qū)鋼箱梁安裝滿堂支架施工風(fēng)險。 海工混凝土耐久性質(zhì)量控制風(fēng)險。 后張預(yù)應(yīng)力混凝土結(jié)構(gòu)，預(yù)應(yīng)力筋張拉、孔道壓漿質(zhì)量控制風(fēng)險。 自緢式懸索橋施工 中的 風(fēng)險。 水下承臺鋼套 吊 箱施工風(fēng)險。 施工過程中棧橋、鋼管支架 、施工平臺 等臨時工程船舶撞擊風(fēng)險。 人為風(fēng)險，主要來自業(yè)主和承包商的資質(zhì)和經(jīng)驗(yàn)、施工的組織管 理能力和水平、雇青島海灣大橋 工程風(fēng)險分析報告 7 傭員工的素質(zhì)和工地的安全檢查制度。 四、青島海灣大橋 GPS綜合應(yīng)用系統(tǒng)施工精度控制風(fēng)險分析 青島海灣大橋跨海距離達(dá) 公里，施工定位距離長，海上風(fēng)浪及潮汐影響顯著，而施工中又要求實(shí)時、快速和精確的跟蹤定位。顯然，傳統(tǒng)的地面測量儀器（如經(jīng)緯儀、全站儀、水準(zhǔn)儀等）及其定位方法已不能滿足施工定位的需要，而具有遠(yuǎn)距、精確、三維、快速、全天候、實(shí)時的特點(diǎn)的全球衛(wèi)星定位系統(tǒng)（ GPS）技術(shù)正好適應(yīng)了這一時代發(fā)展的要求。 4． 1 連續(xù)運(yùn)行 GPS 基準(zhǔn)站簡介 連續(xù)運(yùn)行 GPS 基準(zhǔn)站系統(tǒng)是利用衛(wèi)星導(dǎo)航定位技 術(shù)，在一個城市、一個地區(qū)根據(jù)需要按一定距離建立長年運(yùn)行的衛(wèi)星永久跟蹤站，通過數(shù)據(jù)信網(wǎng)將跟蹤站的數(shù)據(jù)集中處理，然后發(fā)布給用戶，用戶只需一臺接收機(jī)就可進(jìn)行野外作業(yè)，即可進(jìn)行毫米級、厘米級、分米級、米級的準(zhǔn)實(shí)時、實(shí)時的快速定位，事后定位或?qū)Ш蕉ㄎ弧＿@樣由基準(zhǔn)站構(gòu)成的網(wǎng)可以實(shí)現(xiàn)系統(tǒng)的數(shù)據(jù)在網(wǎng)內(nèi)共享，對用戶可根據(jù)不同需要提供各種精度的定位服務(wù)。它不但具有全天候、全自動、實(shí)時導(dǎo)航定位功能還可進(jìn)行天氣預(yù)報、災(zāi)害預(yù)測、提供無線通信和電網(wǎng)時間標(biāo)準(zhǔn)和電路檢測等功能。因此，當(dāng)前國內(nèi) 外建立這種衛(wèi)星定位應(yīng)用網(wǎng)代替分散的、短期的、靜態(tài) 的定位測量已是 一種趨勢。 這些網(wǎng)的建立不但可以滿足城市動態(tài)控制網(wǎng)的要求，也可以滿足大橋建設(shè)、城市規(guī)劃、城市建設(shè)、城市管理、災(zāi)害預(yù)測、科學(xué)研究等多方面的需求，因此區(qū)域連續(xù)運(yùn)行的 GPS 網(wǎng)是多用途的網(wǎng)，它應(yīng)是數(shù)字化建設(shè)的基礎(chǔ)工程。 4． 2 連續(xù)運(yùn)行 GPS 服務(wù)系統(tǒng)在大橋中的應(yīng)用 在橋梁設(shè)計(jì)、施工、監(jiān)測系統(tǒng)設(shè)計(jì)中 ， GPS 系統(tǒng)在前期主要用于控制網(wǎng)設(shè)計(jì)、施 工放樣。既可以利用陸地上的控制測量，也可以進(jìn)行江河、海面的 施工放樣。為了提供全天候工作，一般建立長期連續(xù)運(yùn)行參考站系統(tǒng)，這樣等到橋梁建設(shè)完成后，也可作為橋梁監(jiān)測管理的一部分。通過 GPS 差分服務(wù)系統(tǒng)，可以實(shí)時得到大橋當(dāng)?shù)氐娜S坐標(biāo)，并能用于數(shù)據(jù)采集、放樣、監(jiān)測等工作。對于已有的控制點(diǎn)可以通過 GPS 高程，進(jìn)行水準(zhǔn)高程的聯(lián)測。 利用數(shù)據(jù)中心對各個流動站的監(jiān)控 功能，可以實(shí)時監(jiān)測施工用戶的作業(yè)情況，了解數(shù)據(jù)和施工的質(zhì)量， 在數(shù)據(jù)中心 ， 管理人員可以在室內(nèi)監(jiān)控施工單位的作業(yè)精度情況，也能全盤掌握工地的測量施工情況，為做出正確的決策提供數(shù)據(jù)基礎(chǔ)，減輕業(yè)主和監(jiān)理單位工作量，而能對全程進(jìn)行科學(xué)管理。 青島海灣大橋 工程風(fēng)險分析報告 8 4． 3 GPS 網(wǎng)絡(luò)差分系統(tǒng)的原理 常規(guī) GPS 單站 RTK 測量方法是能夠?qū)崟r在野外得到厘米級定位精 度，大大節(jié)約了施測時間。但它的主要不足就是隨著用戶站 至參考站 間距離的增加，系統(tǒng)誤差（主要為多路徑效應(yīng)、電離層、對流層影響）增加，尤其是在電離層活躍高峰期，作用距離小于 10 公里，這就使 RTK 的應(yīng)用大受限制。 網(wǎng)絡(luò) RTK 是在衛(wèi)星定位綜合服務(wù)系統(tǒng)的基礎(chǔ)上建立起來的實(shí)用技術(shù)，連續(xù)運(yùn)行站網(wǎng)與處理中心相連，形成一個網(wǎng)絡(luò)，處理中心運(yùn)用一定的技術(shù)進(jìn)行解算，并將解算出來的改正數(shù)實(shí)時發(fā)送至用戶站，用戶同時接受衛(wèi)星信號和來自處理中心的信號，求出測站三維坐標(biāo)。運(yùn)用網(wǎng)絡(luò) RTK， 用戶站與參考站距離 可 增加至 40 公里，并且縮短了初始化時間 ，提高了點(diǎn)位精度，增強(qiáng)了可靠性。 VRS 是網(wǎng)絡(luò) RTK 中最關(guān)鍵技術(shù)：處理中心，通過接受整個網(wǎng)絡(luò)中所有參考站的數(shù)據(jù)，解算系統(tǒng)誤差改正數(shù)，為用戶特別模擬一個就位于其身邊的虛擬的參考站，因此用戶比使用距離較遠(yuǎn)的參考站得出的坐標(biāo)精度要高的多。 VRS 工作原理：首先， GPS 流動站向處理中心發(fā)送它的概略位置，具體的方式是用移動電話鏈路（如 GSM 等）或其他手段發(fā)送標(biāo)準(zhǔn)的位置信息。處理中心接收此位置信息并進(jìn)行誤差計(jì)算，再重新向流動站發(fā)送改正過的信息。處理中心將執(zhí)行幾個重要的任務(wù)，包括：原始數(shù)據(jù)和并進(jìn)行質(zhì)量檢查；存儲和壓縮 RINEX 數(shù)據(jù)；改正天線相位中心；系統(tǒng)誤差的模型化及估算；產(chǎn)生數(shù)據(jù)為流動站接收機(jī)創(chuàng)建虛擬基站位置；產(chǎn)生流動站所在位置上的 RTK 改正數(shù)據(jù)流；發(fā)送 RTK 改正數(shù)據(jù)到野外的流動站。 4． 4 青島海灣大橋 GPS 綜合應(yīng)用服務(wù)系統(tǒng)的目標(biāo)和功能 該系統(tǒng)采用目前以美國全球衛(wèi)星定位系統(tǒng) GPS 為主先進(jìn)的全球衛(wèi)星定位技術(shù)，并兼顧到其他測量技術(shù)。建成青島海灣大橋 GPS 綜合應(yīng)用服務(wù)系統(tǒng)，將滿足青島海灣大橋控制點(diǎn)布設(shè)、施工測量、項(xiàng)目監(jiān)理、移動目標(biāo)導(dǎo)航、水下地形測量、地面沉降監(jiān)測、基準(zhǔn)點(diǎn)位移變化、氣象預(yù)報、大橋安全監(jiān)測等對衛(wèi)星的要求。 建立 由 3 個 GPS 衛(wèi)星連續(xù)跟蹤站組成的 GPS 區(qū)域網(wǎng)，成為青島海灣大橋 GPS 首級控制網(wǎng)。在該網(wǎng)基礎(chǔ)再與原有 GPS 控制網(wǎng)點(diǎn)聯(lián)測構(gòu)成二等控制網(wǎng)。這將成為青島海灣地區(qū)高精度三維大地測量控制網(wǎng)。該網(wǎng)將為大橋的建設(shè)管理提供高精度的 GPS 觀測數(shù)據(jù)，使后處理用戶達(dá)到毫米級的定位精度。 利用連續(xù)跟蹤站組成的 GPS 區(qū)域網(wǎng)。連續(xù)發(fā)布偽距差分信號和載波相位差分信號，使實(shí)時用戶能得到不隨距離變化的差分信號。 青島海灣大橋 工程風(fēng)險分析報告 9 4． 5 青島海灣大橋 GPS 綜合應(yīng)用服務(wù)系統(tǒng)定位誤差分析及采取的措施 GPS 定位技術(shù)在精密控制測量中的應(yīng)用已非常成熟，但它在大型橋 梁工程中的應(yīng)用還處于 起 步階段，主要原因是施工現(xiàn)場情況復(fù)雜，環(huán)境干擾特別大，不利于 GPS 觀測，影響 GPS定位的精度及其正常使用。 海上測量定位產(chǎn)生的誤差，主要來源于儀器、衛(wèi)星信號和環(huán)境干擾三方面，包括儀器誤差、天線相位中心變化、衛(wèi)星軌道誤差、多路徑誤差、其他信號干擾、電離層誤差、對流層誤差、氣象因素影響以及 GPS 天線與設(shè)備相對位置的測定誤差。 為了提高海上施工的定位精度，應(yīng)從測量定位和施工配合兩方面采取有效措施： 選擇定位精度高、性能穩(wěn)定、初始化時間短和抗干擾能力強(qiáng)的 GPS 接收機(jī)。 合理選布基準(zhǔn)站控制 點(diǎn)，設(shè)置基準(zhǔn)站、控制點(diǎn)間距應(yīng)小于有效作業(yè)半徑的三分之二，最好為三分之一左右?？刂泣c(diǎn)處應(yīng)避免無線電干擾和多路徑效應(yīng)，基準(zhǔn)站天線安置高度應(yīng)滿足數(shù)據(jù)通訊的要求。 施工過程中 應(yīng)對 GPS 定位結(jié)果進(jìn)行必要的對比檢核，避免因衛(wèi)星狀況不佳或外界環(huán)境不利等原因造成定位誤差。 施工過程中，嚴(yán)格限制對講機(jī)等無線電設(shè)備的使用，減少環(huán)境因素對 GPS 定位的干擾。 應(yīng)在系統(tǒng)測定的偏差值趨于穩(wěn)定后再進(jìn)行施工定位，以排除“假鎖定”現(xiàn)象，確保位置精度滿足施工要求。 測量人員應(yīng)與施工人員密切配合，達(dá)到定位測量與施工協(xié)調(diào)一致，最大 限度地減少風(fēng)浪對定位結(jié)果地不良影響。 4． 6 GPS 高程測量的精度控制 GPS 定位技術(shù)的發(fā)展和應(yīng)用，成功地解決了跨海橋梁工程遠(yuǎn)距離施工中平面定位地難題，但受多方面因素的制約， GPS 高程測量的精度仍不十分理想，目前僅能滿足樁基和承臺施工的需要。對于定位精度要求較高的橋 墩墩身、墩帽及現(xiàn)澆箱梁等部位的高程放樣，仍然需要采用傳統(tǒng)的水準(zhǔn) 測量、三角高程測量等方法。 GPS 與重力測量、水準(zhǔn)測量、三角高程測量相結(jié)合，綜合解算橋梁高程控制點(diǎn)的高程；同時利用正式施工前建立的海上試樁平臺建立高程控制點(diǎn)，有效地縮短高程傳遞 的 距離； 再在前期完工地部分橋墩承臺或墩身上設(shè)立加密控 制點(diǎn)；采用傳統(tǒng)的跨河水準(zhǔn)測量方法進(jìn)行高程引測，逐步實(shí)現(xiàn)兩岸高程的 精密貫通，是實(shí)現(xiàn)近海工程遠(yuǎn)距離施工中高程放樣的一種有效途徑。 青島海灣大橋 工程風(fēng)險分析報告 10 4． 7 小結(jié) GPS 定位技術(shù)以其全天候、高精度、自動化、高效益等顯著優(yōu)點(diǎn)，給海上工程遠(yuǎn)距離施工定位提供了一種全新的解決方案，它能有效地解決常規(guī)地面測量技術(shù)無法獨(dú)立完成地寬水域遠(yuǎn)距離施工定位難題，而且能顯著地加快施工進(jìn)度、提高施工質(zhì)量和經(jīng)濟(jì) 效益、加快實(shí)現(xiàn)施工測量自動化和數(shù)字化，但施工過程中定位存在一定的風(fēng) 險，必須保證系統(tǒng)運(yùn)行的可靠性。在系統(tǒng)設(shè) 計(jì)時，重點(diǎn)考慮可靠性的問題，在設(shè)計(jì)時采用的主要技術(shù)和方法：一是每個基準(zhǔn)站單獨(dú)成域，保證系統(tǒng)的分布式網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)；二是對系統(tǒng)設(shè)備運(yùn)行時可能發(fā)生的意外情況進(jìn)行詳盡的分析，并提出相應(yīng)的解決方案；三是完善監(jiān)控機(jī)制，及時報警及處理問題。 GPS 技術(shù)在橋梁高程測量等方面的應(yīng)用效果尚不十分理想，需要深入開展相關(guān)方面的應(yīng)用研究。隨著全球定位系統(tǒng)的不斷改進(jìn)，硬、軟件的不斷完善， GPS 測量定位技術(shù)將在青島海灣大橋施工中發(fā)揮越來越顯著的作用。 五、鉆孔灌注樁施工風(fēng)險 5． 1 橋位區(qū)基巖分布概況 橋位區(qū)基巖面略有起伏，且埋藏深度較 淺，在 K8+770～ K14+250 段，頂板埋深 ～ m。 K14+250～ K17+600 段，頂板埋深 ～ ； K17+600～ K20+600 段，頂板埋深 ～ ， K20+600～ K27+950 段，頂板埋深 ～ ； K27+950～ K28+600段，頂板埋深 ～ ； K28+600 以西段基巖頂板埋深不超過 10m。從東向西，總體趨勢是深 － 淺 － 深 － 淺。 橋位區(qū)分布的基巖有軟質(zhì)巖、硬質(zhì)巖，具有風(fēng)華差異性、軟硬不均勻性。 風(fēng)化差異性 橋位區(qū)風(fēng)化巖包括全～弱風(fēng)化巖石，其中全～強(qiáng)風(fēng)化巖石的礦物質(zhì)成分、力學(xué)性質(zhì)與母巖相差較多，尤其是強(qiáng)風(fēng)化角質(zhì)巖、泥巖，全風(fēng)化玄武巖、安山巖，結(jié)構(gòu)較疏松，軟化系數(shù)小于 ，浸水易軟化，強(qiáng)度低，力學(xué)性能較差。 軟硬不均勻性 橋位區(qū)巖性主要為沉積巖和巖漿巖，沉積巖為軟質(zhì)巖，其天然抗壓強(qiáng)度一般小于 2MPa，浸水易軟化，易崩解；而巖漿巖的全、強(qiáng)風(fēng)化層性質(zhì)較差，弱微風(fēng)化層天然抗壓強(qiáng)度 15～ 70MPa不等， 屬 較硬質(zhì)巖石。 又： 滄口航道橋，東主墩巖性上部為 熔 結(jié)凝灰?guī)r、泥巖，天然抗壓強(qiáng)度 ，西主墩青島海灣大橋 工程風(fēng)險分析報告 11 為弱、微 風(fēng)化的流紋巖，天然抗壓強(qiáng)度 ～ ，強(qiáng)度差異較大。 大沽河航道橋，東主墩巖性為泥質(zhì)砂巖、角礫巖，天然單軸抗壓強(qiáng)度 ～ ，屬軟質(zhì)巖石；西主墩巖性為玄武巖，揭露最大厚度為 m，天然單軸抗壓強(qiáng)度 0MPa，屬硬質(zhì)巖石。 K26+780～ K28+700 段玄武巖分布范圍大，局部分布泥質(zhì)砂巖、角礫巖，強(qiáng)度差異較大。 因此，在樁基設(shè)計(jì)時，既要考慮基巖的埋深情況，又要考慮巖體強(qiáng)度的差異性、不均勻性。不管在沉積巖（角礫巖、泥巖）或巖漿巖段成樁，樁基均應(yīng)進(jìn)入弱或微風(fēng) 化層一定深度，既滿足單樁軸向承載力的需要，又要保持樁體的穩(wěn)定。 5． 2 低墩區(qū)非通航孔橋獨(dú)樁施工風(fēng)險分析 低墩區(qū)非通航孔橋 采用獨(dú)樁獨(dú)柱的基礎(chǔ)形式，取消承臺，直接利用樁基護(hù)筒作為墩身施工的圍水結(jié)構(gòu)。 樁基施工首先利用打樁船插打鋼管樁，搭設(shè)工作平臺，利用浮吊和打樁機(jī)插打鋼護(hù)筒，若采用清水鉆進(jìn)，鋼護(hù)筒要求打入強(qiáng)風(fēng)化基巖 2m 左右，護(hù)筒較長，壁厚較厚，施工難度較大。成孔后吊放鋼筋籠，澆筑混凝土，混凝土由水上攪拌船供應(yīng)。 鉆機(jī)選用 低墩區(qū)非通航孔橋均采用大直徑樁，樁徑為Φ 350（Φ 320）、Φ 320（Φ 290）兩種 ，樁長36～ 82 m，入巖深度大。 根據(jù)基樁特點(diǎn)，采用 KP3500 和 ZSD350 等大直徑鉆機(jī)施工，須知我國在大直徑鉆機(jī)生產(chǎn)方面與國際先進(jìn)水平差距較大。目前國內(nèi)這種型號鉆機(jī)屈指可數(shù)，這樣造成施工隊(duì)伍選擇面很窄。而且由于鉆孔樁嵌入微（弱）風(fēng)化很深，造成鉆孔樁成孔困難，樁基施工周期長，給后續(xù)橋梁 上部結(jié)構(gòu) 施工造成巨大工期壓力。 清水鉆孔的施工風(fēng)險 一般來說，鋼護(hù)筒打入強(qiáng)風(fēng)化基巖 2 米左右，鉆孔樁采用清水鉆進(jìn)是可行的。而且施工過程中無泥漿，對膠州灣的環(huán)境保護(hù)有利，無泥皮，樁側(cè)磨阻較高。 但從地質(zhì)報告看，部分基巖裂縫